Modelagem e controle de um helicóptero quadrirotor

• Autor(a) principal: Silva, Fernando Augusto Constantino da
• Data de Publicação: 2017
• Outros Autores: Klosowski, Rodrigo Fernando
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/16224
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA; Helicópteros; Aeronaves - Estabilidade; Inteligência computacional; Teoria do controle; Helicopters; Airships - Stability; Computational intelligence; Control theory

Os veículos aéreos não tripulados (VANTs) vêm sendo cada vez mais utilizados em diversos setores, de simples aeromodelos até complexos sistemas militares, impactando de forma direta e indireta a economia e a sociedade. O desenvolvimento, comercialização e aplicação destas tecnologias vem exigindo constantes avanços tecnológicos em diversas áreas, algumas delas envolvendo controle de estabilidade, autonomia de voo, planejamento de rotas, inteligência computacional, entre outras. Assim, neste trabalho de conclusão de curso pretende-se elaborar um sistema de controle de estabilidade de voo, utilizando técnicas de controle PD (proporcional e derivativo) e PID (proporcional, integrativo e derivativo), ajustados com métodos clássicos e otimizados posteriormente utilizando um método de inteligência computacional (metaheurítica bio-inspirada), com o intuito de comparar o comportamento da estabilidade com as duas formas de ajuste. Para tal, é proposta a modelagem e controle da estabilidade de voo de um quadrirotor em simulação, a qual utiliza dados e parâmetros físicos obtidos com um protótipo composto por um conjunto de quatro motores brushless, quatro hélices, um frame construido utilizando impressão 3D, quatro controladores de velocidade (ESCs), uma bateria e uma unidade de processamento. A modelagem matemática do protótipo foi realizada utilizando o método de Newton-Euler. Para realizar a aquisição dos dados físicos dos motores e das hélices utilizadas no protótipo foi construida uma plataforma de aquisição de dados, a qual permite criar uma metodologia para realizar a aquisição de diferentes modelos de motores brushless e hélices, buscando diminuir significativamente o desvio padrão dos resultados obtidos, visto que consistem em conjuntos mecânicos sujeitos à vibrações e percas por atrito. Ao final do projeto busca-se uma técnica de controle otimizada computacionalmente por meio de uma metaheurística bioinspirada, além de um modelo matemático consistente, o qual permitirá o futuro embarque do algoritmo para estabilidade de voo no protótipo de quadrirotor construido.